大密度比水气运动问题是自然界中最常见的多介质现象之一，利用计算流体力学方法对其进行模拟研究具有重要意义。本文对若干多介质运动模拟方法进行了研究，提出了一定的改进，进而模拟研究大密度比水气多介质运动问题。同时，针对不可压缩-可压缩水气多介质问题，提出了一种新的水气界面处理方法。此外将多介质流体力学中的界面捕捉方法应用到计算爆炸力学中，发展了基于Level Set方法的高阶DSD(Detonation Shock Dynamics)模型。本文的主要工作及成果包括以下几点：　　1.针对低速水气运动问题，通过在界面处对密度进行光滑过渡，消除了由于大密度比造成的非物理振荡，同时利用Level Set方法捕捉界面，发展了一种可以处理大密度比多介质问题的数值模拟方法。采用变密度投影算法直接求解多介质流场，同时利用level set函数将表面张力耦合到流场控制方程中，通过算例验证了算法的收敛性。此外，以水滴撞击飞机部件造成结冰问题为研究背景，利用算法对水滴自由下落与固壁面碰撞问题进行了模拟，研究了表面张力和粘性力对计算结果的影响，同时开展了多水滴的运动碰撞模拟，为进一步的飞机除冰提供一定的技术积累。　　2.以Phase field方法为研究基础，对两种多介质运动问题模拟模型进行了发展和改进，使其可以处理大密度比水气运动问题。首先，针对 Phase field方法与格子波尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)相结合的模型，本文采用传统数值方法直接离散求解 Cahn-Hilliard（C-H）方程，避免了将其转换为相应的LBE(Lattice Boltzmann Equation)带来的无法准确恢复问题。在Phase field方法与投影算法相结合的模型中，假定界面处流体间的扩散速度仅仅与流体构成有关，而与流体密度无关，即两种流体的体积扩散速度大小相等，保证了流体的质量守恒，并在此基础上，推导出速度场散度为零的连续性条件和C-H方程，保证了模型理论的完备性。采用守恒的半隐式迎风格式离散求解C-H方程，保证了在模拟大密度比多介质问题时的稳定性。利用模型开展了二维和三维水气运动问题的数值模拟，通过与其他计算结果以及实验结果对比，验证了模型的有效性和稳健性。　　3.针对不可压缩-可压缩水气多介质问题，提出了一种新的界面处理方法。将水作为不可压流体，气体作为可压缩流体处理，在水气界面处建立水气Riemann问题；假定水是声速无穷大的可压缩流体，然后在此基础上求解水气Riemann问题得到界面处流体的准确流动状态；最后以此状态结合GFM（Ghost Fluid Method）分别为两种流体定义界面边界条件，将多介质问题转化为单介质问题计算，通过求解Level Set方程来跟踪界面位置。同时，为了进一步的比较和分析，本文采用了两种虚拟流动方法定义方法界面边界条件。利用数值算例验证了算法的收敛性，通过与其他计算结果进行对比分析，表明算法能准确的捕捉各类间断的位置，从而证明了算法的有效性。　　4.在高阶DSD理论的基础上，发展了基于Level Set方法的高阶DSD模型，并研究了相应的数值离散方法。结合实验给定的数据对相应的参数进行优化选择，并且模拟了顿感炸药JB-9014在不同的惰性介质约束下的爆轰冲击波阵面发展过程，通过与相应实验结果进行对比证明了模型的有效性。